淺談直讀光譜儀的維護(hù)和應(yīng)用

王神武

(湖南漣源鋼鐵集團(tuán)有限公司質(zhì)量部,湖南 婁底 417009)

直讀光譜分析在地礦找礦、環(huán)境保護(hù)、合金牌號(hào)鑒別、金屬成分快速分析等領(lǐng)域都有其廣泛的用途，特別是在鋼鐵冶煉過程中具有極其重要的地位。分析結(jié)果的精度和使用者的操作方法、設(shè)備狀況有很大關(guān)系。

1 光譜儀的校準(zhǔn)

校準(zhǔn)包括硬件校準(zhǔn)和軟件校準(zhǔn)，首先是硬件，然后才是軟件。硬件包括狹縫校準(zhǔn)、清洗入射窗口等。軟件校準(zhǔn)包括曲線的建立、標(biāo)準(zhǔn)化、控制試樣分析。采用持久曲線法，每次分析時(shí)只要激發(fā)分析試樣，測(cè)量強(qiáng)度。利用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，最好采用內(nèi)控樣，因?yàn)樗c分析試樣有相同的冶煉過程和物理狀態(tài)，在日常分析時(shí)，將控制試樣與分析試樣一起分析，在同樣的條件下，可相應(yīng)得到一條響應(yīng)曲線，在這條曲線上求含量。

2 誤差產(chǎn)生原因

在光譜分析中，系統(tǒng)誤差引起校正曲線平移，測(cè)定結(jié)果和真實(shí)值存在系統(tǒng)差，應(yīng)經(jīng)常檢查，如有系統(tǒng)誤差，必須找出原因消除。一般系統(tǒng)誤差來源有基體干擾、光源的性能變化、標(biāo)準(zhǔn)樣品含量差異、標(biāo)樣和試樣不是同一類型以及溫度和濕度變化引起漂移。

在光譜定量分析中，由于受到人員、環(huán)境、儀器性能等方面的影響，理論上存在著難以避免的誤差，在進(jìn)行定量測(cè)定時(shí)不僅要測(cè)得含量，而且必須對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，判斷分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，檢查并分析產(chǎn)生誤差的原因，采取減小誤差的有效措施，不斷提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。

3 保證精度的方法

3.1 樣品制備

樣品激發(fā)之前必須將表面氧化物去除，要求表面光滑平整，用適合于本儀器樣品的銑床銑削或砂紙干磨，加工完后馬上分析。如果樣品放置太久，對(duì)分析結(jié)果會(huì)產(chǎn)生影響。用銑床加工，銑樣厚度需≥0.8mm[1]，既保證了樣品表面的光潔度，試樣也不過熱。如用砂紙加工，砂紙一定不要被高合金含量的樣品污染。例如先用于低合金樣品，再用于高合金樣品。樣品必須在清潔的、規(guī)范的砂紙上磨，磨完后沒有先前激發(fā)留下的激發(fā)的痕跡。且需確保樣品在磨的過程中沒有過熱，樣品與砂紙只有短暫的接觸，如果需要，樣品應(yīng)該用水冷卻，再干燥，再盡可能短的時(shí)間干磨。磨好的表面一定不要玷污，例如不能用手觸摸。

3.2 設(shè)備維護(hù)

有規(guī)律地對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查，確保做到每班維護(hù)、每周維護(hù)、每月維護(hù)。

(1)在產(chǎn)生火花的過程中，火花臺(tái)上會(huì)出現(xiàn)黑色沉積物(金屬冷凝物)。這些金屬冷凝物會(huì)在電極和火花臺(tái)壁之間產(chǎn)生傳導(dǎo)連接。每班維護(hù)要檢查氬氣供給、供電是否正常、檢查激發(fā)斑點(diǎn)，檢查氬氣排出系統(tǒng)是否暢通，清理火花臺(tái)，每2小時(shí)做儀器校正。每次激發(fā)前用紙巾擦拭火花臺(tái)，再用電極刷刷好電極，如果電極頭變形，必須更換。

(2)每周維護(hù)要清理火花室、檢查更換過濾盒用水、清理微塵過濾盒，必要時(shí)更換。

(3)每月維護(hù)要清理透鏡、儀器的灰塵、抽真空系統(tǒng)、空氣過濾器。

(4)標(biāo)準(zhǔn)化操作

想要得到精準(zhǔn)的分析結(jié)果，就要制定并遵守作業(yè)指導(dǎo)書，要在使用中嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)化操作。

降低各種因素如氬氣、實(shí)驗(yàn)室溫濕度、通道選擇、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)等引起的誤差。首先在儀器數(shù)據(jù)穩(wěn)定，激發(fā)斑點(diǎn)正常的情況下，做好光譜儀描跡，描跡結(jié)束后要確認(rèn)描跡的結(jié)果是否正常，如有異常要查找對(duì)應(yīng)的原因，重新做描跡。然后做光譜儀標(biāo)準(zhǔn)化，與描跡一樣，要確認(rèn)儀器已經(jīng)處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)再去做標(biāo)準(zhǔn)化。做完標(biāo)準(zhǔn)化后要檢查標(biāo)準(zhǔn)的系數(shù)及截距,一般系數(shù)要接近1，截距要小于低點(diǎn)光強(qiáng)值的5%。如有異常情況及時(shí)分析原因，做好必要的維護(hù)后重新標(biāo)準(zhǔn)化。再進(jìn)行控制試樣分析，須確認(rèn)儀器工作狀態(tài)穩(wěn)定，激發(fā)斑點(diǎn)正常，分析程序選擇正確。控制試樣最后得到的系數(shù)一般要求在0.9～1.1之間，對(duì)于含量很低的可以適當(dāng)放寬到0.8～1.2之間，如發(fā)現(xiàn)分析值不在范圍以內(nèi)，查找原因后就必須重新做標(biāo)準(zhǔn)化和控制樣品。最后才能做樣品測(cè)試，確認(rèn)儀器處于正常穩(wěn)定狀態(tài)，分析程序選擇正確，選擇分析該試樣所要用的控制樣品，分析試樣2～3次后取比較接近的兩個(gè)點(diǎn)保存。

4 常見故障處理

4.1 激發(fā)點(diǎn)不好

(1)樣品本身存在缺陷；鑄造時(shí)有氣孔、夾雜、裂紋；或者是在樣品制備時(shí)導(dǎo)致的；磨制或車銑不平導(dǎo)致在激發(fā)樣品時(shí)漏氣，或冷卻液(如水或酒精)沒有完全揮發(fā)；重新準(zhǔn)備樣品或換其他樣品來確認(rèn)。

(2)氬氣不純：氬氣純度達(dá)不到規(guī)定的要求；氬氣凈化機(jī)的凈化功能失效；管道漏氣導(dǎo)致氬氣不純。

(3)光譜儀本身的問題：如清理激發(fā)臺(tái)時(shí)沒有裝配好，或使用了酒精擦洗絕緣杯后沒有完全揮發(fā)，或用酒精清理透鏡后沒有完全揮發(fā)就裝配，或激發(fā)臺(tái)變形導(dǎo)致激發(fā)過程漏氣，也有可能是輔助電極損壞。

4.2 出現(xiàn)不激發(fā)的現(xiàn)象

首先將外圍原因排除,如氣體的純度,是否在清理激發(fā)臺(tái)時(shí)使用了大量的酒精的因素；然后查看儀器報(bào)警；檢查光源的過壓燈是否亮,如果亮且氣體的質(zhì)量沒有問題的情況下,檢查輔助電極是否損壞、再檢查光源內(nèi)部的保險(xiǎn)絲情況。

4.3 激發(fā)聲音時(shí)斷時(shí)續(xù)

檢查有無報(bào)警；檢查氣體的質(zhì)量,如果剛清理過激發(fā)臺(tái)可能是使用過酒精,酒精沒有揮發(fā)完全；檢查輔助電極,重點(diǎn)還是在激發(fā)的氛圍有問題。

4.4 分析控制樣品時(shí)突然發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)漂移很大，無法分析

4.4.1 方法一

首先選擇一塊平時(shí)測(cè)得較好的標(biāo)樣選擇正確的分析程序，如不確定原程序是否有更改可以選擇備份程序做檢測(cè)，確認(rèn)激發(fā)斑點(diǎn)正常后，確認(rèn)其分析結(jié)果是否正常，確認(rèn)偏差情況，如偏差不大，做以下檢查。

(1)如激發(fā)斑點(diǎn)異常，首先確認(rèn)激發(fā)過程和氣流量是否正常，若正常再確認(rèn)火花室內(nèi)有沒進(jìn)水，其次確認(rèn)氬氣狀態(tài)，凈化器是否很久未再生了，最后確認(rèn)電極高度。

(2) 以上檢查如有異常，調(diào)整后先測(cè)試剛才測(cè)試的標(biāo)樣，如結(jié)果還是相差挺大可以做描跡和標(biāo)準(zhǔn)化后再做測(cè)量。

4.4.2 方發(fā)二

如分析數(shù)據(jù)偏差非常大，這時(shí)將數(shù)據(jù)切換到絕對(duì)光強(qiáng)，查看光強(qiáng)看是否有明顯異常。必要時(shí)可以用隨機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化樣內(nèi)標(biāo)RE12和RN19去分析對(duì)比原始的強(qiáng)度，確認(rèn)是否強(qiáng)度有異常。

(1)如無明顯異?？梢宰雒枸E和標(biāo)準(zhǔn)化再測(cè)相應(yīng)的標(biāo)樣。

(2)如有異常，可以先檢查恒光和暗電流測(cè)試的結(jié)果與原始值作對(duì)比，如無異常說明檢測(cè)電路部分無異常，問題可能出在光路上，接著可以去檢查光路上是否有東西堵了，檢查快門和壓舌板動(dòng)作是否正常。如有異常說明檢測(cè)電路有異常，這種情況下首先要確定是哪部分出現(xiàn)異常，這可以從異常的通道分布來分析，如是光電管通道就有三種原因：一是光電管本身壞了，二是積分板有異常，三是AD轉(zhuǎn)換板有異常，可以將通道之間相互更換檢查。如是CCD通道確認(rèn)是否是某一波長(zhǎng)范圍的強(qiáng)度異常，那很可能是電路板故障，也同樣可以通過調(diào)換測(cè)試找出故障原因。

4.5 作完漂移校正后Alpha、Beta值報(bào)警

(1) 檢查儀器的狀態(tài)是否正常,激發(fā)點(diǎn)是否正常,是否有其他的報(bào)警。

(2)如果突然變大,檢查標(biāo)準(zhǔn)化的樣品的順序是否正常。

(3)作疲勞燈與歷史數(shù)據(jù)對(duì)比。

(4)同時(shí)與以前的標(biāo)準(zhǔn)化記錄做一個(gè)對(duì)比,如果發(fā)現(xiàn)某元素的Alpha/Beta是逐漸上升的,并且Alpha值并沒有超過0.5～2.0的范圍一般不會(huì)影響該元素分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。

5 結(jié)論

光譜分析主要是用于比較的方式，主要特點(diǎn)是速度快，精準(zhǔn)度高，想要確保分析的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度足夠滿足標(biāo)準(zhǔn)，就要按周期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)化操作，按要求校準(zhǔn)和分析，在使用過程中有異常情況及時(shí)查看、判斷，確保設(shè)備正常運(yùn)行，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。